2.二极管及其基本电路.ppt

1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 双极结型三极管及放大电路基础 5 场效应管放大电路 6 模拟集成电路 7 反馈放大电路 8 功率放大电路 9 信号处理与信号产生电路 10 直流稳压电源 三、PN结的反向击穿 如果加到PN结两端的反向电压增加到一定数值时，反向电流突然增加，这个现象就称为PN结的反向击穿（电击穿）。 1.雪崩击穿 随着反向电压的增大，阻挡层内部的电场增强，阻挡层中载流子的漂移速度相应加快，致使动能加大。当反向电压增大到一定数值时，载流子获得的动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对。新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子－空穴对。如此连锁反应使得阻挡层中载流子的数量急剧增多，因而流过PN结的反向电流也就急剧增大。因增长速度极快，象雪崩一样，所以将这种碰撞电离称为雪崩击穿(Avalanche Multiplication ) 三、PN结的反向击穿 2.齐纳击穿 三、PN结的反向击穿 热击穿：如果反向电流和反向 电压的乘积超过了PN结容许的耗 散功率，则PN结会因为热量散不 出去而造成温度上升，直到过热 而烧毁，这种现象就是热击穿。 四、PN结的电容效应 2．模型分析法应用举例 （4）开关电路 电路如图所示，求AO的电压值 （设二极管是理想的） 解：先断开D，以O为基准电位， 即O点为0V。 则接D阳极的电位为-6V，接阴极的电位为-12V。 阳极电位高于阴极电位，D接入时正向导通。 导通后，D的压降等于零，即A点的电位就是D阳极的电位。所以，AO的电压值为-6V。 2．模型分析法应用举例 （6）小信号工作情况分析 图示电路中，VDD = 5V，R = 5k?，恒压降模型的VD=0.7V，vs = 0.1sinwt V。（1）求输出电压vO的交流量和总量；（2）绘出vO的波形。 直流通路、交流通路、静态、动态等概念，在放大电路的分析中非常重要。 1、基本结构 PN 结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。 P N （1）二极管的电路符号： 按用途分：整流二极管，检波二极管，稳压二极管，……。 按材料分：硅二极管，锗二极管。 （2）分类 按结构分：点接触型，面结合型，平面型。 平面型：用于集成电路制造艺中。PN 结面积可大可小，用于高频整流和开关电路中。 §3.3 二极管 （3）半导体二极管图片 1、基本结构 §3.3 二极管 二极管的伏安特性曲线可用下式表示 锗二极管2AP15的V-I 特性 硅二极管2CP10的V-I 特性 §3.3 二极管 2.二极管的V-I特性 2.二极管的V-I特性 （1）正向特性 此时加于二极管的正向电压不大，流过管子的电流相对来说却很大，因此管子呈现的正向电阻很小。 门坎电压Vth（在正向电压的起始部分，由于正向电压较小，外电场还不足以克服PN结的内电场，因而这时的正向电压几乎为零，二极管呈现出一个大电阻，好像有一个门坎）硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V 当正向电压大于Vth时，内电场大为削弱，电流因而迅速增长，二极管正向导通。硅管的正向导通压降约为0.7V，锗管约为0.2V §3.3 二极管 正向偏置电压需要达到一定的数值电流才开始显著上升，这个电压称为门限电压或接通电压，硅管的Vth 约为0.5V，锗管的Vth 约为0.1V。 2.二极管的V-I特性 （2）反向特性 P型半导体中的少数载流子——电子，和N型半导体的少数载流子——空穴，在反向电压的作用下很容易通过PN结，形成反向饱和电流。但由于少数载流子的数目很少，所以反向电流是很小的。 一般硅管的反向电流比锗管的小得多。 温度升高时，半导体受热激发，少数载流子数目增加，反向电流将随之明显增加。 §3.3 二极管 反向电压大到一定值以后反向电流几乎不随电压的增加而增加。这时的电流──反向饱和电流（IS）。它主要与环境温度有关（T↑→IS↑）。 2.二极管的V-I特性 （3）反向击穿特性 当增加反向电压时，因在一定温度条件下，少数载流子的数目有限，故起始一段反向电流没有多大的变化，当反向电压增加到一定大小（VBR）时，反向电流剧增，这叫做二极管的反向击穿，实际上就是PN结的反向击穿。 §3.3 二极管 反向电压继续增加到一定值以后，反向电流开始剧烈增加。这时二管被击穿。 雪崩击穿──通常发生在耗尽层的宽度较大的情况下，出现碰撞电离，产生电子的倍增效应。 齐纳击穿──通常发生在耗尽层的宽度很小的情况下，出现场致激发。 热击穿 （4）温度对二极管特性的影响 T↑→正向特性曲线左移，反向特性曲线下移。 U